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文档简介
专题01集合的概念与运算(理)【考情解读】1.了解集合的含义、元素与集合的属于关系;2.理解集合之间包含与相等的含义,能识别给定集合的子集;3.理解两个集合的并集与交集的含义,会求两个简单集合的并集与交集;4.理解在给定集合中一个子集的补集的含义,会求给定子集的补集;5.能使用韦恩(Venn)图表达集合的关系及运算.【重点知识梳理】元素与集合集合中元素的三个特征:确定性、互异性、无序性.元素与集合的关系是属于或不属于关系,用符号€或表示.集合的表示法:列举法、描述法、图示法.集合间的基本关系f表示关系'***文字语言符号语言集合间的相等集合A与集合B中的所有元素都相同a=b子集A中任意一个兀素均为B中的兀素AB基本关系真子集A中任意一个兀素均为B中的兀素,且B中至少有一个兀素不是A中的兀素aWb空集空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集集合的基本运算集合的并集集合的交集集合的补集图形语言廖ALJfl5®Ann符号语言AUB={x|x£A,或x£B}AGB={x|x€A,且x£B}Q={x|x£U,且xA}集合的运算性质并集的性质:AU=a;aua=a;aub=bUa;aub=ab.交集的性质:An=;aga=a;agb=bga;agb=a口.补集的性质:AU(dA)=U;An(『)=_;u(uA)=A.【高频考点突破】考点一:集合的含义【例1】⑴若集合A={x£R|ax2+ax+1=0}中只有一个元素,则a=()A.4B.2C.0D.0或4⑵已知a£R,b£R,若a,%1={a2,a+b,0},则a2o"b2漩=.【答案】(1)A(2)1a【解析】囚由口必+耿+二=0只有一个实数解,可得当口=0时,方程无实数解;当go时,则一面=0学科屈解得汀=牛口=0不合题意舍去L⑵由已知得1=051^0,所以六=队于是M=L即『=二或Q=一'又根据集合中元素的互异性可知口=1应舍去,因此$=—'故a2C16+/?2口比=1【规律方法】(1)用描述法表示集合,首先要搞清楚集合中代表元素的含义,再看元素的限制条件,明白集合的类型,是数集、点集还是其他类型集合.(2)集合中元素的三个特性中的互异性对解题的影响较大,特别是含有字母的集合,在求出字母的值后,要注意检验集合中的元素是否满足互异性.【变式探究】(1)已知集合A={0,1,2},则集合B={x—y|xEA,yEA}中元素的个数是()A.1B.3C.5D.93(2)已知集合A={m+2,2m2+m},若3EA,则m的值为.【答案】(1)C(2)—乙【解析】(1)Vx—y={—2,—1,0,1,2},「.其元素个数为5.3(2)由题意得m+2=3或2m2+m=3,则m=1或m=—,当m=1时,m+2=3且2m2+m=3,乙313根据集合中元素的互异性可知不满足题意;当m=—«时,m+2=«,而2m2+m=3,故m=—.考点二:集合间的基本关系【例2】(1)已知集合A={x|—2WxW7},B={x|m+1<x<2m—1},若BQA,则实数m的取值范围为.(2)设U=R,集合A={x|x2+3x+2=0},B={x|x2+(m+1)x+m=0},若("A)CB=。,则m=.【解析】(1)当B=0时,有m+1N2m—1,则mW2.当BN。时,若BQA,如图.*_1_,m+l02m-17x深度思考①你会用这些结论吗?AUB=A0BQA,ACB=A0AQB,("A)CB=0OBQa;m+1N—2,②你考虑到空集了吗?则12m—1<7,解得2<mW4.综上,m的取值范围是(一8,4].、m+1<2m—1,(2)A={—2,—1}由("A)nB=0得BQA,V方程x2+(m+1)x+m=0的判别式A=(m+1)2—4m=(m—1)2^0,ABN0.AB={—1}或B={—2}或B={—1,—2}.①若B={—1},则m=1;若B={—2},则应有一(m+1)=(—2)+(—2)=—4,且m=(—2)•(—2)=4,这两式不能同时成立,...BN{—2};若B={—1,—2},则应有一(m+1)=(—1)+(—2)=—3,且m=(—1)•(—2)=2,由这两式得m=2.经检验知m=1和m=2符合条件..•・m=1或2.【答案】(1)(—8,4](2)1或2【规律方法】(1)空集是任何集合的子集,在涉及集合关系时,必须优先考虑空集的情况,否则会造成漏解.(2)
已知两个集合间的关系求参数时,关键是将条件转化为元素或区间端点间的关系,进而转化为参数所满足的关系.常用数轴、Venn图来直观解决这类问题.【变式探究】(1)已知集合A={x|y=ln(x+3)},B={x|xN2},则下列结论正确的是()A.A=BB.AHB=A.A=BB.AHB=0C.AcBD.BcA(2)已知集合A={x|log2xW2},B={x|x<a},若AWB,则实数a的取值范围是.【答案】(1)D(2)(4,+8)1解析】i,l)A=[x\x>-3},B={x\x>2},结合数轴可得:0C.4,⑵由得C<x<4;即A=[x\G<x<4},而B={x\x<n],学科网由于,匚&如图所示,则考点三:集合的基本运算【例3】(1)(2014•四川卷)已知集合A={x|x2-x-2<0},集合B为整数集,则AHB=()A.{—1,0,1,2}B.{-2,-1,0,1}C.{0,1}D.{-1,0}⑵设集合U=R,A={x|2x(x-2)<1},B={x|y=ln(1-x)},则图中阴影部分表示的集合为()A.{x|xN1}B.{x|1Wx<2}C.{x|0<xW1}D.{x|xW1}【答案】(1)A(2)B【解析】A=[x\x2—x—2<^]=[xB={x|y=ln(l—;{x\x<l]fB=Z,所以AnB=[—lfQ,LB={x|y=ln(l—;{x\x<l]f⑵易知A={x2^~2'<1}={x\x(x~2]<Q]={x\Q<x<2],阴影部分表示的集合为赋i(脂B:i=*1今<耳【规律方法】(1)一般来讲,集合中的元素若是离散的,则用Venn图表示;集合中的元素若是连续的实数,则【规律方法】(1)一般来讲,集合中的元素若是离散的,则用Venn图表示;集合中的元素若是连续的实数,则【变式探究】(1)(2014浙江)设全集U={xEN|xN2},集合A={xEN|x2N5},则"A=()A.0B.{2}C.{5}D.{2,5}(2)设集合M={x|-1Wx<2},N={y|y<a},若MCNN。,则实数a的取值范围一定是()A.[-1,2)B.(-8,2]C.[-1,+8)d.(-1,+8)【解析】(1)因为A={xEN|xW-姑或xNV5},所以"A={xEN|2Wx<V5},故"A={2}.
(2)借助数轴可知a>—1,故选D.【答案】(1)B(2)D考点四:集合背景下的新定义问题以集合为背景的新定义问题,集合只是一种表述形式,实质上考查的是考生接受新信息、理解新情境、解决新问题的数学能力.解决此类问题,要从以下两点入手:(1)正确理解创新定义.分析新定义的表述意义,把新定义所表达的数学本质弄清楚,进而转化成熟知的数学情境,并能够应用到具体的解题之中,这是解决问题的基础(2)合理利用集合性质.运用集合的性质(如元素的性质、集合的运算性质等)是破解新定义型集合问题的关键.在解题时要善于从题设条件给出的数式中发现可以使用集合性质的一些因素,但关键之处还是合理利用集合的运算与性质r一一.3〕r1一一〕TOC\o"1-5"\h\z【例4】设集合M=]xmWxWm+膏"N=]xn—^WxWn],且M,N都是集合{0|0WxW1}的子集,^43.如果把b—a叫作集合{x|aWxWb}的“长度”,那么集合MAN的“长度”的最小值是()1215A"B-C—D—【答案】C331212【解析】由已知,可得•*即0与•3"即¥1分,取m的最d帽。,n的最大值1,可\o"CurrentDocument"/+砰4|n<i,3目故选C.【点评】本题的难点是理解集合的“长度”,解题时紧扣新定义与基础知识之间的相互联系,把此类问题转化成熟悉的问题进行求解.【真题感悟】1.【2015四川】设集合A={X1(X+1)3-2)<0},集合B={X11<x<3},则A^B=((A){xl-1<x<3}(A){xl-1<x<3}(B){xl-1<x<1}(C){x11<x<2}(D){x12<x<3}【答案】A【解析】A={xl-1<x<2},B={x11<x<3},.,.A^jB={xl-1<x<3}选卜【2015广东】若集合,则()A.B.C.D.【答案】A.【解析】A因为xl(x+4)(x+1)=0}N={xl(x-4)(x-1)=0}^[N=,所以0,故选A・{-n}{0}{1,4}3.【2015陕西】设集合M=M折xx章*G靴淮妇则华NN€ltx-)4)(x-1)=0}={1,4}A.[0,1]B.(0,1]C.[0,1)D.(-8,1]^N=0【答案】A【解析】M=^x\x2=x}={0,1},N={x1gx<0}={x|0<x<1},所以^jN=[0,1],故选A.4.【2015高考重庆】已知集合A={1,2,3},B={2,3},则()A.A=BB.AcB=0C.AcBD.BcA5.【答案】D【解析】由于2eA,2eB,3eA,3eB,1eA,14.A.A=BB.AcB=0C.AcBD.BcA5.【答案】D【解析】由于2eA,2eB,3eA,3eB,1eA,1史B,故A、B、C均错,D是正确的,选D.【2015福建】若集合A={i,i2,i3,i4}(i是虚数单位),B={1,-1},则A「B等于(A.{-1}B.{1}C.{1,-1}6.【答案】c【解析】由已知得A={/,-1,t1},故AnB=h,-1},故选c.【2015新课标2】已知集合A={一2,-1,012},B={x|(x-1)(x+2<0},则Ap|B=(7.A.A={-1,0}B.{0,1}【答案】A【解析】由已知得B=【2015山东】已知集合A=A.(1,3)C.{-1,0,1}D.{0,1,2}-2<x<1},故Ap|B={-1,0},故选A.x2一4x+3<0},B=2<x<4},则A”=(B.(1,4)【答案】C【解析】因为A=C.(2,3)D.(2,4)x2一4x+3<0}={x|1<x<3},所以AnB={x|1<x<3}p|{x|2<x<4}={x|2<x<3}.故选:C.8.【2015浙江】已知集合P={X8.【2015浙江】已知集合P={XX2-2X>0},Q={x|1<x<2},则(qp)nQ=(A.[0,1)B.(0,2]C.(1,2)D.[1,2]【答案】C.【解析】由题意得,c『=(0,2),二(qp)nQ=(L2),故选c.9.【20159.【2015江苏】已知集合A=b,2,3},B={2,4,5},则集合AUB中元素的个数为.【答案】5【解析】AUB={1,2【答案】5【解析】AUB={1,2,3}U{2,4,5}={1,2,3,4,5},,,则集合AUB中元素的个数为5个.10.【2015上海】设全集U=R.若集合A={1,2,3,4},B2<x<3},则AnSUB=【答案】{1,4}【解析】因为CB={xIx〉3或x<2},所以^[CvB={4,1}(2014北京)已知集合A={x|x2—2x=0},B=(0,1,2},则AnB=()A.{0}B.{0,1}C.{0,2}D.{0,1,2}【答案】C【解析】・.・A={0,2},.・・ACB={0,2}n{0,1,2}={0,2}.(2014福建)若集合{a,b,c,d}={1,2,3,4},且下列四个关系:①a=1履b/1;③c=2;④d①a=1履b/1;③c=2;④d/4有且只有一个是正确的,则符合条件的有序数组(a,b,c,d)的个数是.【答案】6【解析】若①正确,则②③④不正确,可得扣1不正确,即2;=1,与&=1矛盾,故①不正确;若②正确,则①③④不正确,由径)不正确,得由弟如&T,得满足条件的有序数组为。=3,:=1,虫‘=4或由=2,3=3,二=1,L=4.若③正确,则①②④不正确,由④不正确,得T=4;由②不正确,得$=1,则满足条件的有序数组为痘=3,£=1,匕=1,d=^若④正确,则①②③不正确,由②不正确,得$=1,由弟1,c=L,启4,得满足条件的有序数组为。=2,2=1,:=4,村3或&=3,由=1,二=4,:=己或£?=4,h=\,:=3综上所述,满足条件的有序数组的个数为S.3.(2014广东)已知集合M={—1,0,1},N={0,1,2,},则MUN=()A.{0,1}B.{—1,0,2}C.{—1,0,1,2}D.{—1,0,1}1,2},所以MUN={—1,0,1,2}.【答案】C【解析】本题考查集合的运算.因为M={—1,0,1},N={0,TOC\o"1-5"\h\z(2014湖北)U为全集,A,B是集合,则“存在集合C使得AcC,BQQC”是“ACB=。”的1,2},所以MUN={—1,0,1,2}.充分而不必要条件B.必要而不充分条件C.充要条件D.既不充分也不必要条件【答案】C【解析】若存在集合C使得AQC,BQCUC,则可以推出AHB=0;若AHB=0,由维思图可知,一定存在C=A,满足AQC,BQCUC,故“存在集合C使得AQC,BQQC”是“ACB=。”的充要条件.故选C(2014辽宁)已知全集U=R,A={x|xW0},B={x|xN1},则集合"(AUB)=()A.{x|xN0}B.{x|xW1}C.{x|0WxW1}D.{x|0<x<1}【答案】D【解析】由题意可知,AUB={x|xW0或xN1},所以"(AUB)={x|0〈x<1}.(2014全国)设集合M={x|x2—3x—4<0},N={x|0WxW5},则MHN=()A.(0,4]B.[0,4)C.[—1,0)D.(—1,0]【答案】B【解析】因为M={x|x2—3x—4<0}={x|—1<x<4},N={x|0WxW5},所以MHN={x|—1<x<4}n{0WxW5}={x|0Wx<4}.(2014新课标I)已知集合A={x|x2—2x—3^0},B={x|—2Wx<2},则AnB=()A.[—2,—1]B.[—1,2)C.[—1,1]D.[1,2)【答案】A【解析】集合A=(—8,—1]u[3,+8),所以AnB=[—2,—1].(2014新课标II]设集合M={0,1,2},N={x|x2—3x+2W0},则MnN=()A.{1}B.{2}C.{0,1}D.{1,2}【答案】D【解析】集合N=[1,2],故MnN={1,2}.(2014山东)设集合A={x||x—1|<2},B={y|y=2x,x£[0,2]},则AnB=()A.[0,2]B.(1,3)C.[1,3)D.(1,4)【答案】C【解析】根据已知得,集合A={x|—1<x<3},B={y|1WyW4},所以AnB={x|1Wx<3}.故选C.(2014陕西)设集合M={x|xN0,xER},N={x|x2<1,xGR},则MnN=()A.[0,1]B.[0,1)C.(0,1]D.(0,1)
【答案】B【解析】由M={x|xN0,xER},N={x|x2<1,xER}={x|—1<x<1,xER},得MCN=[0,1).(2014四川)已知集合A={x|x2—x—2W0},集合B为整数集,则AHB=()A.{—1,0,1,2}B.{—2,—1,0,1}C.{0,1}D.{—1,0}【答案】A【解析】由题意可知,集合A={x|—1WxW2},其中的整数有一1,0,1,2,故ACB={—1,0,1,2},故选A.(2014天津)已知q和n均为给定的大于1的自然数.设集合M={0,1,2,…,q—1},集合A={x|x=x1+x2qHxqn-1,x.EM,i=1,2,…,n}.(1)当q=2,n=3时,用列举法表示集合A.(2)设s,tEA,s=a+aqaqn-1,t=b+bqbqn-1,其中a,bEM,i=1,2,…,n.12n12n..证明:若an<bn,则s<t.【解析】(1)当q=2,n=3时,M={0,1},A={x|x=x1+x2•2+x3•22,x.EM,i=1,2,3},可得A={0,1,2,3,4,5,6,7}.(2)证明:由s(2)证明:由s,tEA,s=a1+a2q+anqn—1,t=b1+b2q+bnqn—1,a.,b.EM,i=1,2,…,n及an<bn,可得s—t=(气—b「+(a2—"+•••+(an_1—bn—1)qn-2+(an—bn)qn-1W(q—1)+(qW(q—1)+(q—1)q+•+(q—1)qn-2—qn—1=(q—1)(1—qn-1)1—q—qn-1=—1<0,所以s<t.(2014浙江)设全集U={xEN|xN2},集合A={xEN|x2^5},则"A=()A.B.{2}C.{5}D.{2,5}【答案】B【解析】"A={xEN|2Wx<45}={2},故选B.(2014重庆)设全集U={nEN|1WnW10},A={1,2,3,5,8},B={1,3,5,7,9},则("A)CB=【答案】{7,9}【解析】由题知"A={4,6,7,9,10},.・.("A)CB={7,9}.TOC\o"1-5"\h\z(2013重庆)已知全集U={1,2,3,4},集合A={1,2},B={2,3},则[u(AUB)=()A.{1,3,4}B.{3,4}C.{3}D.{4}【答案】D【解析】因为AUB={1,2,3},所以"(AUB)={4},故选D.(2013北京)已知集合A={—1,0,1},B={x|—1Wx<1},则AHB=()A.{0}B.{—1,0}C.{0,1}D.{—1,0,1}【答案】B【解析】•「一1EB,0EB,1B,「・ACB={—1,0},故选B.(2013广东)设集合M={x|x2+2x=0,xER},N={x|x2—2x=0,xER},则MUN=()A.{0}B.{0,2}C.{—2,0}D.{—2,0,2}【答案】D【解析】・「M={—2,0},N={0,2},.MUN={—2,0,2},故选D.(2013湖北)已知全集为R,集合A=!*(歹)<",B={x|x2—6x+8W0},则AC([RB)=()A.{x|xW0}B.{x|2WxW4}C.{x|0Wx<2或x>4}D.{x|0<xW2或xN4}【答案】C【解析】A={x|xN0},B={x|2WxW4},[RB={x|x<2或x>4},可得答案为C.(2013江西)已知集合M={1,2,zi},i为虚数单位,N={3,4},MHN={4},则复数z=()A.—2iB.2iC.—4iD.4iA.—2iB.2iC.—4iD.4i【答案】C【解析】zi=4z=-4i,故选C.(2013辽宁)已知集合A={x|0<log4x<1},B={x|xW2},则AHB=()A.(0,1)B.(0,2]C.(1,2)D.(1,2]【答案】D【解析】:A={x|1<x<4},B={x|xW2},「・ACB={x|1<xW2},故选D.(2013全国)设集合A={1,2,3},B={4,5},M={x|x=a+b,aEA,bEB},则M中元素的个数为()A.3B.4C.5D.6【答案】B【解析】1,2,3与4,5分别相加可得5,6,6,7,7,8,根据集合中元素的互异性可得集合M中有4个元素(2013山东)已知集合A={0,1,2},则集合B={x-y|xEA,yEA}中元素的个数是()A.1B.3C.5D.9【答案】C【解析】’「x,yE{0,1,2},「.x—y值只可能为一2,-1,0,1,2五种情况,.•.集合B中元素的个数是5.(2013陕西)设全集为R,函数f(x)=、..,3—2的定义域为M,^叽RM为()A.[—1,1]B.(—1,1)C.(—8,一1]u[1,+8)d.(—8,—1)u(1,+8)【答案】D【解析】要使二次根式有意义,则M={x|1—x2^0}=[—1,1],故[RM=(—8,—1)u(1,+8)TOC\o"1-5"\h\z(2013四川)设集合A={x|x+2=0},集合B={x|x2—4=0},则AHB=()A.{—2}B.{2}C.{—2,2}D.【答案】A【解析】由已知,A={—2},B={—2,2},故ACB={—2}.(2013天津)已知集合A={xER||x|W2},B={xER|xW1},则AHB=()A.(—8,2]B.[1,2]C.[—2,2]D.[—2,1]【答案】D【解析】ACB={xER|—2WxW2}C{xER|xW1}={xER|—2WxW1}.(2013新课标II]已知集合M={x|(x—1)2<4,xER},N={—1,0,1,2,3},则MCN=()A.{0,1,2}B.{—1,0,1,2}C.{—1,0,2,3}D.{0,1,2,3}【答案】A【解析】集合M={x|—1<x<3},则MCN={0,1,2}.(2013浙江)设集合S={x|x>—2},T={x|x2+3x—4W0},贝lJ([RS)UT=()A.(—2,1]B.(—8,—4]C.(—8,1]D.[1,+8)【答案】C【解析】[RS={x|xW—2},T={x|(x+4)(x—1)W0}={x|—4WxW1},所以(〕RS)UT=(—8,1].故选择C.(2013江苏)集合{—1,0,1}共有个子集.【答案】8【解析】集合{—1,0,1}共有3个元素,故子集的个数为8.(2013湖南)设函数f(x)=ax+bx—cx,其中c>a>0,c>b>0.记集合M={(a,b,c)|a,b,c不能构成一个三角形的三条边长,且a=b},贝Q(a,b,c)EM所对应的f(x)的零点的取值集合为;若a,b,c是^ABC的三条边长,则下列结论正确的是.(写出所有正确结论的序号)xE(—8,1),f(x)>0;存在xER,使ax,bx,cx不能构成一个三角形的三条边长;若△ABC为钝角三角形,则存在xE(1,2),使f(x)=0.
【答案】(1){x|0<xW1}(2)①②③【解析】:1)因3=&所以函数f(x)=2/—网又因a,b,匚不能构成一个三角形,且部对,故a+b=2a<c,令杼一仲=:],即f(x)=』「顼—1=0,故可知厂=!,又点,结合指数函数性质可知0<x<1,即取值集合为{x1}.0)因i(x)=^+作一仲=孝旦+上-1,因c>a>0,c>b>u,则:]气可,:〕勺九当瓦已:一::,1)时,*i「}E「}Cc•声a,命乳•声a,命乳Ea.b口有顷个侦;节所以技+.「M+二,又a"dLyL"JLJLLLb,t为三角形三边,则定有a+bx,故对xE(—工,1),,、.,、.乳成■-■+■-■-1>0,即或①=『+伊一任:=i?寸'+E'_1顽故①正确;取盅=:,则-一+-\-+-,取_.1„■*■1p-1ir*,•r*,r*-Lgg-I也3七lx=3,则§+,7二+7,由此谖推,必然存在乳=n时,有.§+7<1?即¥・+掉3,故②正确;对于③,因f(1)=a+b—c>0,f(2)=a2+b2—c2<0(C为钝角),根据零点存在性定理可知,存在xE(1,2),使f(x)=0,故③正确.故填①②③.【押题专练】设集合S={x|x>—2},T={x|x2+3x—4W0},则(〕rS)UT=()A.(—2,1]B.(—8,一4]C.(—8,1]D.[1,+8)【解析】因为S={x|x>—2},所以〕S={x|xW—2},而T={x|x2+3x—4W0}={x|—4WxW1},R所以(〕RS)UT={x|xW1}.【答案】D设集合A={1,2,4},集合B={x|x=a+b,aEA,bEA},则集合B中的元素个数为()TOC\o"1-5"\h\zA.4B.5C.6D.7【解析】・「aEA,bEA,x=a+b,「・x=2,3,4,5,6,8.AB中共有6个元素.【答案】C若集合A={x|x2=1},B={x|x2—3x+2=0},则集合AUB=()A.{1}B.{1,2}C.{—1,1,2}D.{—1,1,—2}【解析】・「A={—1,1},B={1,2},AAUB={—1,1,2}.【答案】C已知集合M={0,1,2,3,4},N={1,3,5},P=MHN,则P的子集共有()A.2个B.4个C.6个D.8个【解析】P=MCN={1,3},故P的子集共有4个.【答案】B设集合P={x|x>1},Q={x|x2—x>0},则下列结论正确的是()A.PcQB.QcPC.P=QD.PUQ=R【解析】由集合Q={x|x2—x>0},知Q={x|x〈0或x>1},所以PCQ,故选A.【答案】A设集合M={(x,y)|y=lgx},N={x|y=lgx},则下列结论中正确的是()
A.MnN^0MnN=0MUN=NA.MnN^0MnN=0MUN=NMUN=M【解析】因为M为点集,N为数集,所以MnN=0.【答案】B已知集合A={x|x2=1},B={x|ax=1},若BQA,则实数a的取值集合为()A.{—1,0,1}B.{—1,1}C.{—1,0}D.{0,1}【解析】因为A={1,—1},当a=0时,B=0,适合题意;当a/0时,B=U}QA,贝仙=1或一1,aa解得a=1或一1,所以实数a的取值集合为{—1,0,1}.【答案】ATOC\o"1-5"\h\z已知集合A={x|x2—3x+2=0,xER},B={x|0<x<5,xGN},则满足条件AQCQB的集合C的个数为()A.1B.2C.3D.4【解析】A={1,2},B={1,2,3,4},
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